Nanométeres oxidáció gyors hőkezeléssel Készítette: Jámbori Attila, jamboria@gmail.com Csongrád, Batsányi János Gimnázium Tanára: Szabó László, Szentes A folyamat során Si egykristály szelet felületét oxidáltam O2 gázban, ezáltal SiO2 vékonyréteg keletkezett. Az oxidációt diffúziós kályhában, vagy gyors hőkezelővel végezhetjük. A prezentáció a két módszer közötti különbségeket elemzi ki és következtetéseket von le. A kísérlet során öt mintát vizsgáltunk: egy referencia szeletet, egy diffúziós kályhában készült szeletet, és három gyors hőkezelővel létrehozott vékonyréteggel ellátott szeletet.
A Si oxidációja Gyors hőkezelő Diffúziós kályha 25 szelet Si + O2 → SiO2 (száraz oxidáció) Egyre lejjebb kell hatolnia az O2-nek A Si szabályos kristályos, a SiO2 amorf 1 μm 2,17 μm Gyors hőkezelő 1 szelet Halogén lámpás megvilágítás - hősugárzással Hőmérséklet mérése: pirométer (szelet hátoldala) Minden anyaghoz kalibráció szükséges (Abszorpció függvényében más kalibráció) N2, sűrített levegő, O2, vízhűtés szükséges Diffúziós kályha 25 szelet Minden melegszik - hővezetéssel Kvarc szelettartók
Szelet előkészítés Labor: Nagy tisztaságú, 10-es és 100-as légtér Antisztatikus ruházat Kesztyű, szemüveg Szeleteket (vákuum) csipesszel kezeljük Szelettisztítás: HNO3 (salétromsav) Nagy tisztaságú víz N2-ben szárítás
Receptek O2 öblítés 550°C felmelegítés 550°C stabilizálás 5 s alatt melegítés 1050°C-ra 300 s hőkezelés 180 s lehűlés
Ellipszométer 1000°C, 300s MSE=0.02123 Thick.1 13.924±0.112
1050°C 80 min diffúziós kályha 108 12 107 13 111 108 106 110 111 12 14 14 13 12 107 14 107 12 1050°C 80 min diffúziós kályha Átlag: 108,3 ±2,7 nm 1000°C 5 min Gyors hőkezelő Átlag: 12,8 ±1,2 nm 34 32 29 31 33 1050°C 5 min Gyors hőkezelő Átlag: 31,7± 2,3nm 5 4 4 4 4 4 4 4 4 900°C 5 min Gyors hőkezelő Átlag: 4,11 ± 0,89 nm A referencia szeleten levő oxidréteg vastagsága 1 nm.
(közel van a kalibrációs határhoz) Kiértékelés 1050°C 1155 °C (közel van a kalibrációs határhoz) 1000°C 1030°C 900°C 925°C
Köszönetnyilvánítás Köszönöm a figyelmet! Pongrácz Anita Majoros Ákos Major Csaba Köszönöm a figyelmet!